JP2008132487A - 噴射手段を使用する塗装器具をコンロールするための噴射パラメータを決定するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 噴射手段を使用し且つ塗装される領域の上で移動される塗装器具を、特に塗装器具を備えたロボットを、コンロールするための噴射パラメータを決定するための方法を提供する。
【解決手段】 既知の噴射マップが、既知の噴射パラメータ及びペイント量を使用して、塗装器具の予め定められた移動速度に対して作り出され、そして、ペイント量が、予め定められた移動速度との比較により、新しい移動スピードに適合される。更に、新しい噴射パラメータが、既知の噴射マップと同様な噴射マップを維持しつつ、適合されたペイント量に対して計算される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、噴射手段を使用し且つ塗装される領域の上で移動される塗装器具を、特に塗装器具を備えたロボットを、コンロールするための噴射パラメータの決定のための方法に係る。

産業的な塗装目的のために、塗装器具、特にペイント・アトマイザ（例えば、高回転速度アトマイザまたはエア・アトマイザなど）が、マニピュレータ、特にロボットに取り付けられ、塗装プロセスの間、ペイント・アトマイザが起動された状態で、塗装される対象物に上で移動されることが、広く知られている。塗装プロセスの狙いは、塗装される対象物を、ペイントで、可能な限り均一に所望のコーティングの厚さでカバーすることにある。もし、コーティングの厚さが均一でない場合には、塗装される対象物の上に、目視欠陥や、ペイントの垂れや、ポッピング・マークなどが生ずる危険がある。この危険は、品質上の理由で、回避されなければならない。

ペイント・アトマイザは、全表面をペイントで徐々にカバーするために、塗装される対象物の上で、しばしば、蛇行する経路で移動される。

この場合に、塗装プロセスを可能な限り迅速に完了させるために、一層高いペイント・アトマイザ移動速度が要求される。他方、ターニング・ポイントでのペイント・アトマイザ速度は、事実上ゼロであり、そのため、ペイント・アトマイザでのアトマイゼイション条件も、同様に移動速度のこの変化に適合されなければならない。

今日まで、塗装材料の出口流速の、このような調整、特に、ターニング・ポイントの領域における調整は、塗装材料の量を減らすことにより、またはアトマイザを時折完全に停止させることにより、実行されて来た。塗装材料の量を減らすため、プログラミング・フェーズの間に、更なるスイッチング・ポイントが、移動経路上に規定される。これらのスイッチング・ポイントに到達したときに、新しい移動速度に対応して、塗装器具のためにセットされる噴射パラメータに対して、変更が行われる。今日まで、このようなパラメータのセットは、ケースバイケースで、前もって経験的に決定され、いわゆるブラシ・テーブルの形態で、塗装システムにおいて利用可能なっていた。このようなパラメータのセットは、移動速度と出口流速の間の数学的な関係がリニアではないので、塗装器具の特定の速度領域のみをカバーする。

先行技術のこのような背景に対して、本発明の目的は、噴射手段を使用する塗装器具をコンロールするための噴射パラメータを決定するための方法を規定することにあり、この方法は、噴射パラメータを見出すことを容易にするものである。

この目的は、特許請求項１において規定される特徴を備えた、噴射ミストを使用し且つ塗装される表面の上で移動される塗装器具をコンロールするための、噴射パラメータを決定するための方法により、実現される。

本発明に基づく、噴射手段を使用し且つ塗装される表面の上で移動される塗装器具、特に塗装器具を備えたロボットをコンロールするための、噴射パラメータを決定するための方法は、従って、以下の方法ステップを有している：
既知の噴射マップが、既知の噴射パラメータ及びペイント量と共に、塗装器具の予め定められた移動速度に対して作り出される。ペイント量は、予め定められた移動速度との比較により、新しい移動スピードに適合される。更に、新しい噴射パラメータが、既知の噴射マップと同様な噴射マップを維持しつつ、適合されたペイント量に対して計算される。

これが意味するところは、パラメータのセットを決定するために前もって要求される実験が、それがいったい何であれ、必要無いと言うことである。更に、これらの噴射パラメータは、所望のいかなる速度または速度変更に対しても、計算されることが可能であり、それにより、それが必要になった場合には、噴射手段をコンロールするためのパラメータのセットに対する速度領域が、適切により狭くなるように選択されることが可能になる。塗装の結果は、それに対応して改善される。

本発明に基づく方法の一つの発展は、以下により特徴づけられる：
即ち、暫定的な噴射マップが、既知の噴射パラメータ及び新しいペイント量を使用して、既知の噴射マップに基づいて計算される；
既知の噴射パラメータが、更なる噴射マップをもたらす変更された噴射パラメータを得るために、変更され；
この変更された噴射パラメータが、更なる噴射マップが類似性の基準の範囲内で既知の噴射マップと同様になるまで、変更され；そして、
既知の噴射マップと同様な変更された噴射パラメータが、新しい噴射パラメータとして与えられる。

これは、新しい噴射パラメータが、噴射マップの類似性のアスペクトを使用して、特に容易に計算されることを可能にする。具体化、類似性の基準の形態、または、新しい噴射パラメータが如何にして得られることが可能であるかについての詳細は、既に知られている。如何にして同様な噴射マップが見つけ出されるかに関する、更なる詳細は、当業者に既に知られている。

更に、本発明に基づく方法の一つの優位性のある改善によれば、噴射パラメータが、塗装器具の噴射挙動に影響を与える複数のエア・フローのコントロールをカバーすることを、提供する。

このことは、例えば、ガイダンス・エア・フローまたはバウンダリー・エア・フローをコントロールするためパラメータなどの、更なるパラメータが含まれることを可能にする。塗装プロセスは、全体としてより効率が良く、それに加えて、方法が、全体として改善される。

更に、本発明は、新しい移動速度と、同様な類似性の基準の範囲内で暫定的な噴射マップをもたらす予め定められた移動速度との間に、乖離がある場合に、既知の噴射パラメータが使用されることを、もたらす。

これは、噴射パラメータの計算ための計算の複雑さが、特に容易に制限されることを可能にする。もし、塗装の結果が、塗装品質が特定の移動速度領域内で品質要求を満足することを示した場合には、類似性の基準が、現存するまたは現在使用されている噴射パラメータが使用されるであろう範囲を決定するために使用される。もし、この範囲が、いずれかの方向に超えられた場合には、噴射パラメータが、適切に再計算され、従って、パラメータのセットが変更される。

新しい噴射パラメータが、塗装器具の運転中且つ予め定められた移動速度を変更する前に計算されることはまた、有利である。

このことは、ロボット・コントローラそれ自体または外部のコンピュータのいずれかにより、行われることが可能であり、それは、その後、計算されたデータをロボット・コントローラで利用可能にする。何れの場合にも、この実施形態の一つの利点は、噴射パラメータが十分に迅速に計算され、それにより、運動プログラムを実行するに先立って、この目的のためにファイルまたはテーブルを当該システムで利用可能にする必要無く、移動速度に変更が行われる直前に、それら噴射パラメータが計算されることである。もちろん、ロボットが始動される前に、噴射パラメータが、先ず第一に計算されることもまた、本発明の範囲である。噴射パラメータに関係するこのデータは、それから、修正され、そしてもしそれが適切である場合には、いわゆる“ルック・アップ（look up）”テーブルの中に、例えば全ての噴射条件（ブラッシャー：brusher）全ての変数に対して、貯えられる。

ルック・アップ・テーブルは、ロボット・コントローラで利用可能にされ、それにより、噴射パラメータの変更の前に、更なる計算が不要になり、そしてその代わりに、データがルック・アップ・テーブルから取り出されることになる。

本発明の主題の更なる優位性のある改善は、更なる従属請求項の中に、見出されることが可能である。

本発明、その利点、並びに本発明の更なる改善について、以下において、図面に示された実施形態の例を参照しながら、より詳細に説明され記述される。

図１は、マップ１０を、塗装された表面の平面図として示していて、この図では、異なる領域１２により、異なるペイントのコーティングの厚さを示している。この場合に、この図は、着色されても良く、あるいは、線の形態の範囲の境界により表されても良い。更に、この図はまた、蛇行するライン１４を示しており、このラインは、ロボット・アーム上の塗装器具の移動経路を示している。

この場合に、塗装は、開始ポイント１６で開始され、そして前方及び後方移動により移動され、且つ、各前方及び後方移動のそれぞれの始点及び終点で、前方及び後方移動に対して直角方向の送りが組み合わされ、前もって決定された領域を徐々に覆い、それにより、最終的に、塗装器具が終了ポイント１８に到達する。

この図は、塗装される移動の間の様々な速度及び加速度を示すためのものである。先ず第一に、塗装器具は、開始ポイント１６から開始して、静止状態から、均一な塗装結果を実現するため一定の作業速度まで加速されなければならない。移動の終点の近くにおいて、塗装器具の移動経路の一つのポイントで、速度がほぼゼロに極限まで減らされ、次いで、曲線の反対方向に、予め定められた公称速度にまで、再び加速される。この完全な蛇行は、終了ポイント１８に到達するまで、対応するやり方で続けられる。

しかしながら、塗装された表面上の全てのポイントで、所望のペイント・コーティングの厚さを実現するために、異なる速度のそれぞれに対して、ペイント量をそれぞれの速度に適合させる必要がある。このことは、塗装作業が均一な表面を有し、そして、適切な品質がそれ故に実現されることを確保するための唯一のやり方である。これが意味するところは、ほぼ同一のコーティングの厚さを実現するため 、移動速度が大きくなる程、より多くのペイントが塗装器具により供給されなければならないと言うことである（対応してより少ないペイント量を用いるより遅い速度の場合と比較して）。

図２は、本発明に基づく方法のフローチャートの概略を示す、このフローチャートにより、噴射手段、例えば塗装器具をコンロールするための噴射パラメータが、特にシンプルなやり方で決定されることが可能である。

先ず第一に、噴射パラメータの決定のための本発明に基づく方法のための、開始条件が規定される。これは、第一の方法ステップ２４により行われ、その中で、この方法のための基礎的データが、いわゆるブラシ・ファイル（brush file）から読み出される。この場合には、ブラシ・ファイルは、噴射手段、この場合には塗装器具をコントロールするために、塗装プロセスのために重要である噴射パラメータの全てを含んでいる。従って、ブラシ・ファイルはまた、出口流速、ペイントのカラー、その他などの、方法データの全てを規定し、それによって、この規定は、塗装器具を使用する特定の噴射マップをもたらすことになる。

第二の方法ステップ２６において、後続の方法ステップが、塗装器具の各移動速度に対して、決定の基準に到達するまで、実行される。

第三の方法ステップ２８において、先ず第一に、オリジナルの噴射マップのシミュレーションが、特定の移動速度に対して作り出され、その移動速度に対応するデータは、シングル・ブラシ（single brush）と呼ばれる。オリジナルの噴射マップは、予め定められた公称速度及びこれに対応する規定された噴射パラメータ（ペイントの出口流速、ガイダンス・エア・データ、その他など）に対して得られる噴射マップである。この噴射マップは、更なる方法の実行のために、既知の噴射パラメータを備えた既知の噴射マップとして、利用可能になる。

第四の方法ステップ３０において、出口流速が、新しい移動スピードに適合され、そして、これから、新しい噴射マップが引き出されまたは計算され、更なる拘束条件が適用され、または、固形分の含有量、コーティングの厚さまたは効率、その他などの、特定の前提に従って計算される。

第五の方法ステップ３２において、回転速度またはアトマイザ・エアが、適応され且つ計算される。第六の方法ステップ３４において、いわゆるホーン・エア（horn air）またはガイダンス・エアが計算される。この場合には、ホーン・エアは、アトマイザ・エアとともに、エア・アトマイザのためのコントロール変数として使用され、そして、ガイダンス・エアは、回転アトマイザの回転速度とともに使用される。

この場合には、エア・アトマイザのための噴射マップの幅は、ホーン・エアを増大させることにより増大され、あるいは、ロータリー・アトマイザの場合には、ガイダンス・エアを減少させることにより増大される。これは、噴射マップの幅が、当初において既知である噴射マップの幅に適合されることを可能にする。

更なる方法において、第七の方法ステップ３６において、新たに計算される噴射マップとオリジナルの噴射マップの間の類似性の目安として、効率が計算される。それは、もし必要であれば、新しい噴射マップの仮定された効率を反復的に修正するためである。もし、十分な類似性が、まだ実現されていない場合には、あるいはもし、効率が変更されたされた場合には、これらの方法ステップは、矢印４０で象徴的に示されているように、噴射マップの間で、適切な類似性が実現されるまで、第四の方法ステップ３０から繰り返され、そして、効率の相違が、反復的に修正される。

いわゆるカラー・サブクラス（colour sub-classes）が、第九の方法ステップ４２において、必要に応じて、増大されたまたは減少された出口流速を用いて、このように計算されることが可能である。本発明に基づく方法は、いわゆるブラシ・ファイルのための新しいデータ・レコードが、このように計算されると言う結果をもたらし、新しい噴射マップの製作をもたらす。この新しい噴射マップは、塗装器具のためのオリジナルの噴射マップと同様であり、且つ、新しい出口流速または塗装器具の新しい移動速度に適合される。

このデータは、第十の方法ステップ４４において、アップデートされたブラシ・ファイルに書き込まれる。これは、噴射パラメータが、塗装器具をコンロールするために、決定されると言う結果をもたらし、そして、これらのパラメータは、例えば、塗装器具により使用されることが可能である。

図３は、更なるフローチャート５０を示し、このフローチャートは、塗装器具を備えた塗装ロボットに、本発明に基づく方法が適用されたときの、データ・フローを示している。この図で選択された例は、塗装器具５２（例えば、静電気帯電方式のロータリー・アトマイザ）有するロボットに基づいている。ロボットは、ロボット・コントローラ５４を有し、このロボット・コントローラは、インプット・データとして、個々のポイントの座標、個々のポイントの方位、予めセットされた公称速度、並びに、塗装器具パラメータ及びスイッチング・ポイントを予め決定する運動プログラム５６を含んでいる。

更に、ロボット・コントローラ５４は、ロボット５８の運動学的モデルを知っていて、この運動学的モデルにより、最後に、座標の先の計算、及び、それらの座標に対応するロボット速度、特にロボット・アームの各部分の速度、及びロボットの移動経路上の将来の全ての時点における運動学的モデルが、計算されることが可能であり、あるいは、適切なモデルを介して知られる。各経路ポイントでの予めセットされた公称速度は、特に本発明に基づく方法塗装を用いるタスクのために、主要な変数である。

その理由は、もし、経路ポイントでの公称速度を、この経路ポイントの実際の速度と比較する比較プロセス６０で、速度の相違が、予め定められた差を上回ったことが示された場合に、本発明に基づく方法が、適切な方法ステップ６２において、修正時間Ｔｋ並びに時間Ｔｋでの速度乖離（差）を決定するため使用されるからである。そのとき、特に、塗装器具のパラメータは、後続の方法ステップ６４において、噴射マップの幾何学的形態を維持しつつ、修正されることが可能であり、そしてそれらのパラメータは、時間Ｔｋで、塗装器具へ送られる。

このことは、塗装器具５２が新しい指示を受け取ると言う結果をもたらし、その指示は、そのとき、時間Ｔｋでの新しい速度に対応し、それによって、噴射マップの幾何学的形状が、新しい変更された速度であっても、噴射プロセスの全体に渡って、同一のまま維持され、かくして、それに対応する高い塗装作業品質を実現することを可能にする。

もし、比較プロセス６０において、公称速度と、時間Ｔｋでの現存する実際の速度との間の乖離が、許容可能な速度の相違よりも小さい場合には、塗装器具列５０のための既に知られているパラメータが、代替的な方法ステップ６４において、単に確認され、それにより、これらのパラメータを修正する必要が無くなる。

時間Ｔｋを超える塗装器具に対してパラメータが有効なまま維持されるか、あるいは、パラメータの同一のセットが時間Ｔｋで塗装器具にインプットされるかの、いずれかであり、それにより、全体として、これらは、あらゆる場合に、既知のパラメータで、動作し続けることになる。しかしながら、それは、公称のデータ・プロシジャーであって、本発明に基づく方法に対して重大な影響を有していない。

図１は、コーティングの厚さ分布の図を示す。 図２は、概略的な方法のフローチャートを示す。 図３は、噴射パラメータの決定のための機能的関係の更なるフローチャートを示す。

符号の説明

１０…マップ、１２…異なる領域、１４…ライン、１６…開始ポイント、１８…終了ポイント、２０…ターニング・ポイント、２２…フローチャート、２４…第一の方法ステップ、２６…第二の方法ステップ、２８…第三の方法ステップ、３０…第四の方法ステップ、３２…第五の方法ステップ、３４…第六の方法ステップ、３６…第七の方法ステップ、３８…第八の方法ステップ、４０…矢印、４２…第九の方法ステップ、４４…第十の方法ステップ、５０…更なるフローチャート、５２…塗装器具、５４…ロボット・コントローラ、５６…運動プログラム、５８…運動学的モデル、６０…比較、６２…方法ステップ、６４…方法における後続のステップ。

Claims (10)

1. 噴射手段を使用し且つ塗装される領域の上で移動される塗装器具を、特に塗装器具を備えたロボットを、コンロールするための噴射パラメータを決定するための方法であって：
   既知の噴射マップが、塗装器具の予め定められた移動速度に対する既知の噴射パラメータ及びペイント量を使用して、準備され；
   ペイント量が、予め定められた移動速度との比較により、新しい移動スピードに適合され；そして、
   既知の噴射マップと同様な噴射マップを維持しつつ、新しい噴射パラメータが、適合されたペイント量に対して計算されること；
   を特徴とする方法。
2. 下記特徴を有する請求項１に記載の方法：
   移動速度または速度の変化が、実際の速度に対する予め設定された値として、ロボット・コントローラ（５４）に与えられる。
3. 下記特徴を有する請求項１または２に記載の方法：
   暫定的な噴射マップが、既知の噴射マップに基づいて、既知の噴射パラメータ及び新しいペイント量を使用して、計算され；
   既知の噴射パラメータが、更なる噴射マップをもたらす変更された噴射パラメータを得るために、変更され；
   この変更された噴射パラメータが、更なる噴射マップが既知の噴射マップと類似性の基準の範囲内で同様になるまで、変更され；そして、
   既知の噴射マップと同様な変更された噴射パラメータが、新しい噴射パラメータとして準備される。
4. 下記特徴を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の方法：
   前記噴射パラメータは、複数のエア・フローをコンロールするために適していて、塗装器具の噴射挙動に影響を与える。
5. 下記特徴を有する請求項１から４のいずれか１項に記載の方法：
   新しい移動速度と、類似性の基準の範囲内で同様な暫定的な噴射マップをもたらす予め定められた移動速度との間に、乖離がある場合に、既知の噴射パラメータが使用される。
6. 下記特徴を有する請求項１から５のいずれか１項に記載の方法：
   塗装器具の運転中に、且つ予め定められた移動速度への変更の前に、新しい噴射パラメータが計算される。
7. 下記特徴を有する請求項１から６のいずれか１項に記載の方法：
   塗装器具の運転前に、新しい噴射パラメータが計算される。
8. 下記特徴を有する請求項１から７のいずれか１項に記載の方法：
   変更の後に予測されるコーティングの厚さ分布が、新しい噴射パラメータの計算において、考慮される。
9. 下記特徴を有する請求項１から８のいずれか１項に記載の方法：
   ロボット・コントローラ（５４）、またはロボット・コントローラ（５４）と相互作用するデータ処理設備により、計算が実行される。
10. 下記特徴を有する請求項１から９のいずれか１項に記載の方法：
    新しい噴射パラメータは、いずれのケースにおいても、複数の速度領域または速度に対して、決定され且つ貯えられる。

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